張 力， 王 屹, 向 龍

(1.四川興蜀公路建設(shè)發(fā)展有限責(zé)任公司, 四川成都 610041; 2.四川省交通運(yùn)輸廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院， 四川成都 610041)

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某高速公路匝道隧道下穿既有高速公路施工技術(shù)研究

張 力1， 王 屹1, 向 龍2

(1.四川興蜀公路建設(shè)發(fā)展有限責(zé)任公司, 四川成都 610041; 2.四川省交通運(yùn)輸廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院， 四川成都 610041)

羅家灣互通為豐忠(豐都至忠縣)高速終點(diǎn)，該互通可實(shí)現(xiàn)與墊利(墊江至利川)高速公路的交通轉(zhuǎn)換，其E、F匝道下穿既有墊利高速，E、F匝道雙車道為10.5 m寬，平面凈距為5.53 m，屬于小凈距隧道；且匝道下穿隧道拱頂至既有高速公路7.99～9.27 m，屬于淺埋隧道。E、F匝道隧道凈距小、埋深淺等特點(diǎn)，文章以此為依托，對淺埋、小凈距下穿既有高速公路施工要點(diǎn)、監(jiān)控量測等進(jìn)行總結(jié)，為以后類似工程提供借鑒。

淺埋； 小凈距； 隧道； 下穿； 暗挖

1 工程概況

羅家灣互通為豐忠(豐都至忠縣)高速終點(diǎn)，該互通可實(shí)現(xiàn)與墊利(墊江至利川)高速公路的交通轉(zhuǎn)換，其E、F匝道雙車道為10.5 m寬，平面凈距為5.53 m，屬于小凈距隧道；且匝道下穿隧道拱頂至既有高速公路7.99～9.27 m，屬于淺埋隧道。地層主要為砂泥巖互層，圍巖劃分為V級(表1)。

表1 E、F匝道工程概況

目前國內(nèi)小凈距公路隧道進(jìn)行了大量研究[1]，同時(shí)對淺埋暗挖也進(jìn)行了大量研究[2]，但小凈距雙洞且淺埋下穿既有高速公路工程項(xiàng)目較少，本文依托項(xiàng)目特點(diǎn)，對設(shè)計(jì)、施工要點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，為以后類似工程提供借鑒及指導(dǎo)。

2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 淺埋暗挖法

近年來，隨著人類對地下空間的不斷開發(fā)利用，在某些地區(qū)受既有建(構(gòu))筑物、地形地質(zhì)條件的限制，使得新建鐵路、公路、市政隧道近距離穿越既有公路、鐵路等建(構(gòu))筑物的現(xiàn)象越來越多，就產(chǎn)生了隧道施工時(shí)既要保證新建隧道施工安全、又能使既有建(構(gòu))筑物保持穩(wěn)定這一關(guān)鍵問題，從而要求新建隧道施工方法、監(jiān)控量測等提出了更高的要求。淺埋暗挖法是按照“新奧法”的基本原理，通過對地層適當(dāng)加固和處理，合理調(diào)動(dòng)圍巖的自承能力，采用短進(jìn)尺開挖，及時(shí)施作初期支護(hù)結(jié)構(gòu)并封閉成環(huán)，使圍巖和初期支護(hù)結(jié)構(gòu)形成聯(lián)合支護(hù)體系以共同承擔(dān)施工階段荷載，在變形基本穩(wěn)定以后施作二次模筑混凝土襯砌，完成隧道建設(shè)。目前淺埋暗挖發(fā)主要運(yùn)用于地鐵、市政地下街等項(xiàng)目中[3](表2)。

表2 國內(nèi)部分淺埋暗挖工程對比

2.2 類似公路下穿既有道路項(xiàng)目

大量工程及文獻(xiàn)[4-6]顯示出一般隧道下穿既有高速公路或鐵路，均采用如下綜合措施：(1)大管棚、小導(dǎo)管等超前支護(hù)；(2)CRD法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法等開挖方法；(3)施工過程中加強(qiáng)監(jiān)控量測等手段。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合豐都(豐都至忠縣)高速羅家灣互通E、F匝道下穿既有墊利(墊江至利川)高速為工程依托，對小凈距、淺埋下穿既有高速公路設(shè)計(jì)、施工要點(diǎn)等進(jìn)行總結(jié)，為以后類似工程提供借鑒意義。

3 施工工序

施工中應(yīng)嚴(yán)格遵循“短進(jìn)尺、弱爆破、快封閉、勤量測”的原則，隧道設(shè)計(jì)采取CRD開挖方法，減小隧道開挖對既有高速的沉降影響，開挖進(jìn)尺按0.5 m控制，初期支護(hù)及二襯及時(shí)支護(hù)(圖1)。

圖1 CRD施工工序

施工順序說明:

(1)Ⅰ 先行導(dǎo)坑超前支護(hù)(大管棚及小導(dǎo)管)。

(2)Ⅱ 先行導(dǎo)坑上部開挖。

(3)Ⅲ 先行導(dǎo)坑上部支護(hù)(含主洞初期支護(hù)、上側(cè)中隔壁臨時(shí)支護(hù)和先行側(cè)臨時(shí)仰拱的支護(hù)、封閉)。

(4)Ⅳ 先行導(dǎo)坑下部開挖(先不拆除先行側(cè)臨時(shí)仰拱)。

(5)Ⅴ 先行導(dǎo)坑下部支護(hù)(含主洞初期支護(hù)和下側(cè)中隔壁臨時(shí)支護(hù)的支護(hù)、封閉)。

(6)Ⅵ 后行導(dǎo)坑超前支護(hù)。

(7)Ⅶ 后行導(dǎo)坑上部開挖。

(8)Ⅷ 后行導(dǎo)坑上部支護(hù)(含主洞初期支護(hù)和后行側(cè)臨時(shí)仰拱的支護(hù)、封閉)。

(9)Ⅸ 后行導(dǎo)坑下部開挖。

(10)Ⅹ 后行導(dǎo)坑下部初期支護(hù)。

(11)Ⅺ 仰拱二次襯砌(先拆除中隔壁和臨時(shí)仰拱)。

(12)Ⅻ 拱墻二次襯砌。

4 主要安全措施

施工按“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測、速反饋、緊襯砌”的施工原則施工。采用短開挖法減震控制爆破,加強(qiáng)超前支護(hù)和初期支護(hù), 最大限度地減少對圍巖的擾動(dòng), 減少地面沉降、圍巖變形和保護(hù)圍巖的天然承載力, 并采取二襯緊跟的施工措施。在施工中地表和洞內(nèi)每隔5 m 布設(shè)一觀測斷面,加強(qiáng)量測工作。主要要求如下：

(1)超前支護(hù)。全隧道采取大管棚及小導(dǎo)管注漿超前支護(hù)，注漿須按照設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)施，保證有效加固隧道頂部巖層。

(2)弱爆破。施工期間盡量采取人工及機(jī)械開挖，局部砂巖地段可采取弱爆破，爆破期間加強(qiáng)爆破震速監(jiān)測，不得超過5 cm/s。

(3)施工方法。采取上下臺階法進(jìn)行開挖，嚴(yán)格控制施工變形，保證既有高速公路運(yùn)營以及施工安全，開挖進(jìn)尺按0.5 m控制。

(4)錨噴支護(hù)。應(yīng)堅(jiān)持“隨挖隨支護(hù)和先噴后錨”的原則，即噴錨或鋼架支護(hù)必須緊跟開挖工作面，應(yīng)在爆破、通風(fēng)和找頂后及時(shí)對巖面進(jìn)行初噴混凝土，盡快封閉圍巖，控制圍巖的初期變形，然后再及時(shí)施作錨桿、掛鋼筋網(wǎng)或架立鋼架，最后復(fù)噴混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)厚度。在噴錨作業(yè)期間，應(yīng)有人隨時(shí)觀察圍巖變化情況。必要時(shí)每循環(huán)進(jìn)尺需對掌子面噴早強(qiáng)C25混凝土，厚度5～10cm。

(5)監(jiān)控量測。施工期間必須加強(qiáng)監(jiān)控量測，控制隧道開挖引起變形，其沉降、傾斜、水平變形、曲率變形等必須滿足設(shè)計(jì)要求，以保證既有高速通車運(yùn)營安全(表3)。

表3 沉降控制標(biāo)準(zhǔn)

(6)交通管理模式。施工期間建議既有高速公路采取交通管制管理模式，施工以及初期支護(hù)段上方車道不允許通車，其余車道可以正常通車，待初期支護(hù)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70 %后可恢復(fù)通車。且施工期間既有高速路段限速40 km/h，減小車輛對施工隧道的震動(dòng)影響。

(7)E、F匝道隧道不得同時(shí)開挖，待一個(gè)隧道貫通后，且二襯強(qiáng)度達(dá)到70 %后，方可開挖施工另外一匝道隧道部分。

5 結(jié)論

(1)對于淺埋暗挖隧道下穿既有高速公路須嚴(yán)格遵守“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測、速反饋、緊襯砌”的施工原則施工，嚴(yán)格控制施工沉降，本項(xiàng)目最終既有高速公路沉降僅3 mm，滿足工程要求。

(2)對于雙洞小凈距隧道，嚴(yán)格遵守“一個(gè)隧道貫通后，且二襯強(qiáng)度達(dá)到70 %后，方可開挖施工另外一匝道隧道部分”。

(3)施工階段，開挖后為砂巖層，圍巖較好，施工工法取消橫向中隔板，調(diào)整為CD法。

[1] 四川省交通運(yùn)輸廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，西南交通大學(xué).雙洞小凈距隧道設(shè)計(jì)、施工關(guān)鍵技術(shù)研究[R].2006.

[2] 王夢恕.地下工程淺埋暗挖技術(shù)通論[M].安徽教育出版社，2005(7).

[3] 福建信通工程建設(shè)有限公司， 深圳市市政設(shè)計(jì)研究院有限公司， 西南交通大學(xué). 超小凈距穿越構(gòu)筑物地下商業(yè)街修建技術(shù)[R]. 2010.

[4] 王志， 杜守繼, 張文波, 等.淺埋鐵路隧道下穿高速公路施工沉降分析[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2009(3).

[5] 鄭戰(zhàn)清. 高速公路超淺埋下穿318國道施工技術(shù)[J]. 隧道建設(shè)， 2008(24).

[6] 王殿會(huì),郝欣欣.鐵路隧道淺埋下穿高速公路施工技術(shù)淺析[J].福建建筑， 2009(9).

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[定稿日期]2017-02-20